cuốn sách nhỏ về năng lượng hạt nhân mà David xin được qua thư tín từ các
nhân viên chính phủ, vì họ cho rằng “Giáo sư Hahn” 16 tuổi này muốn làm
thí nghiệm cho các “sinh viên” tưởng tượng.
David đã học được về ba loại phản ứng hạt nhân chính: hợp hạch, phân hạch
và phân rã phóng xạ. Phản ứng hợp hạch hydro (tạo ra năng lượng cho các
ngôi sao) sản sinh nhiều năng lượng nhất và có hiệu suất cao nhất nhưng lại
chỉ chiếm phần nhỏ trong năng lượng hạt nhân trên Trái Đất, vì rất khó để
tái lập các điều kiện về nhiệt độ và áp suất cần thiết để kích hoạt phản ứng
này. Do đó, David dựa vào phân hạch urani và tính phóng xạ của neutron –
phụ phẩm của quá trình phân hạch. Những nguyên tố nặng như urani khó
dồn toàn bộ proton tích điện dương vào một nhân nguyên tử nhỏ xíu vì các
proton tích điện cùng dấu nên sẽ đẩy nhau; chính vì thế nên những nguyên
tố này mới gói luôn các neutron vào hạt nhân để làm “đệm” cho proton. Khi
một hạt nhân nặng phân hạch thành hai hạt nhân nhẹ hơn có kích thước gần
bằng nhau, các hạt nhân mới này cần ít neutron “đệm” hơn nên chúng sẽ
“nhả” neutron dư ra ngoài. Đôi khi nguồn neutron dư này bị các hạt nhân
nặng gần đó hấp thụ, khiến chúng trở nên kém bền và tiếp tục giải phóng
nhiều neutron hơn nữa. Đây chính là phản ứng phân hạch dây chuyền xảy ra
trong bom hạt nhân. Nhưng lò phản ứng cần nhiều điều kiện nghiêm ngặt
hơn vì mục đích chính là kéo dài thời gian của quá trình phân hạch. Trở ngại
kỹ thuật chính mà David gặp phải là sau khi các hạt nhân urani phân hạch và
giải phóng neutron, các nguyên tử nhẹ hơn (bền hơn) sinh ra từ đó không
tiếp tục phản ứng dây chuyền được nữa. Kết quả là các lò phản ứng thông
thường sẽ từ từ tắt vì thiếu nhiên liệu.
Nhận ra điều này – và vượt xa hơn mục tiêu tìm kiếm năng lượng hạt nhân
ban đầu – David quyết định xây dựng một “lò phản ứng tái sinh” (breeder
reactor), tự tái tạo nhiên liệu nhờ sự kết hợp thông minh của các nguyên tố
phóng xạ. Nguồn năng lượng ban đầu của lò phản ứng là những viên U-233
rất dễ phân hạch. (U-233 có 141 neutron và 92 proton, dư thừa rất nhiều
neutron.) Urani sẽ được bao quanh bởi một lớp nguyên tố nhẹ hơn: Th-232.
